全 文 ：诱导子对黄芩毛状根生长及黄芩苷合成的影响
齐香君 ,郭乐康 ,陈微娜 3
(陕西科技大学生命科学与工程学院 ,陕西 西安 　710021)
摘 　要 :目的 　考察诱导子对黄芩毛状根生长和黄芩苷生物合成的影响。方法 　用非生物诱导子 (Ca2 + 、Mg2 + 和
Co2 + )和从黑曲霉 A s pergi l l us ni ger、米曲霉 A1 oryz ae、蜜环菌 A rmil laria mel lea 中提取的真菌诱导子 ,与黄芩毛
状根共培养 ; HPLC 法测黄芩苷的量。结果 　各诱导子对黄芩毛状根生长和黄芩苷合成有不同影响 :黑曲霉诱导
子和米曲霉诱导子质量浓度为 40 和 20 mg/ L 时 ,Co2 + 浓度为 1. 53 ×10 - 4 mmol/ L 时 ,黄芩苷的量从 7. 64 %分别
增至 9. 18 %、8. 81 %和 8. 62 %。结论 　诱导子对黄芩毛状根次生代谢产物具有特异性 ,可选择性地促进某一类次
生代谢产物的合成。试验证实黑曲霉诱导子、米曲霉诱导子和 Co2 + 是适合黄芩毛状根代谢黄芩苷调控的诱导子。
关键词 :黄芩 ;诱导子 ;毛状根 ;黄芩苷
中图分类号 :R28211 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :0253 2670 (2009) 05 0801 03
Influence of el icitors on growth and baical in biosynthesis in hairy root
of Scutella ria baicalensis
Q I Xiang2jun , GUO Le2kang , CH EN Wei2na
(College of Life Science and Engineering , Shaanxi University of Science and Technology , Xi′an 710021 , China)
Abstract : Objective 　To st udy t he influence of elicitors on growt h and baicalin biosynthesis in hairy
root of S cutel l ari a baicalensis ( HRSB)1 Methods 　The elicitors f rom t he solution of Ca2 + , Mg2 + , Co2 +
and f ungal elicitors ext racted f rom A s pergi l l us ni ger , A1 ory z ae , and A rmi l l ari a mel lea were cocultivated
with HRSB and t he content of baicalin was determined by HPL C1 Results 　Every elicitor has different in2
fluences on t he growt h and baicalin biosynthesis1 When the concent ration of A1 ni ger was 40 mg/ L , A1
ory z ae was 20 mg/ L , and t he Co2 + is 1. 53 ×10 - 4 mmol/ L , t he content of baicalin increased respectively to
9. 18 % , 8. 81 % , and 8. 62 %1 Conclusion 　Elicitors could improve some specific secondary metabolic syn2
t hesis1 The test implies t hat t he elicitors of A1 ni ger , A1 ory z ae , and Co2 + could effectively improve t he
synt hesis of baicalin1
Key words : S cutel l ari a baicalensis Georgi ; elicitor ; hairy root ; baicalin
　　利用发根农杆菌侵染宿主黄芩 S cutel l ari a ba2
icalensis Georgi 的无菌苗 ,诱导出的黄芩毛状根[1 ] ,
直接用作食品、药品等加工原料 ,与传统的细胞培养
技术相比 ,具有生长迅速 ,遗传性状稳定及激素自养
等特点 ,并能有效积累原植物中的次生代谢产物黄
芩苷。在植物次生代谢过程中 ,诱导子能作为一种
特定的生化信号 ,快速、专一和选择性地诱导特定基
因的表达 ,从而调节植物细胞次生代谢产物的合
成[2～4 ] 。本研究选取 3 种真菌提取物和 3 种金属离
子作为调控因子 ,按不同浓度加入到培养基中与黄
芩毛状根共培养 ,为研究诱导子对黄芩毛状根生长
及黄芩苷合成的影响提供定量的方法。
1 　材料与方法
111 　材料 :黄芩毛状根 (本研究室诱导并鉴定) :真
菌 诱 导 子 为 黑 曲 霉 A s pergi l l us ni ger Van
Tieghem、米曲霉 A s pergl l us ory z ae Cohn 和蜜环
菌 A rmil l ari a mel lea Karst1 的多糖提取物 ;非生
物诱导子为 CaCl2 、MgSO4 和 CoCl2 溶液。
112 　试剂与仪器 :高效液相色谱仪 ( SY—4000 K) ;
HAQ —F160 振荡培养箱 (哈尔滨市东联电子技术
开发有限公司) ; UV —9100 紫外可见分光光度计
(北京瑞利仪器分析公司) ;甲醇为色谱纯 (上海陆忠
工贸有限公司) ,水 (重蒸馏水) ,黄芩苷对照品 (自
制 , HPL C 归一化法计算其质量分数 97. 56 %) ,其
·108·中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 5 期 2009 年 5 月
3 收稿日期 :2008209218　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
作者简介 :齐香君 (1957 —) ,女 ,河南省博爱县人 ,陕西科技大学生命科学与工程学院院长 ,教授、硕士生导师 ,从事生物制药和天然药物
活性成分研究等方面的教学和科研工作。　Tel : (029) 86168590 　E2mail :qixj @sust . edu. cn
余试剂均为 AR 级。
113 　真菌诱导子的制备 :真菌接种于 PDA 液体培
养基中置摇床上 110 r/ min ,25 ℃暗培养 4 d 收获。
悬浮培养的菌球抽滤 ,加入 10 倍体积的蒸馏水 ,匀
浆后于高压灭菌锅 (121 ℃)中处理 20 min ,抽滤 ,滤
液即为真菌诱导子。真菌诱导子的质量浓度均以糖
的质量浓度标定 ,糖的质量浓度用蒽酮比色法测
定[5 ] ,测得黑曲霉诱导子、米曲霉诱导子和蜜环菌诱
导子的糖质量浓度分别为 1 810. 8、1 006. 7 和
1 052. 5 mg/ L 。
114 　黄芩毛状根培养方法及取样方法 :将生长旺盛
的毛状根转接于 1/ 2MS 培养液中 ,接种量控制在
0. 50 g ,每 250 mL 三角瓶中装培养液 100 mL ,110
r/ min、28 ℃、黑暗培养 20 d 后分别加入各种剂量
的诱导子 ,继续培养 20 d 取出 ,抽滤 ,60 ℃烘箱干
燥 ,精确称量后备用。对照组为同样方法培养 ,不添
加任何诱导子。每个样品均培养 3 瓶。
115 　黄芩苷的定量测定
11511 　色谱条件 : SCiC18 色谱柱 ( 150 mm ×4. 6
mm ,大连科瑞科技有限公司) ,流动相 :水2甲醇2磷
酸 (53 ∶47 ∶0. 3) ,检测波长 :274 nm ,柱温 :室温 ,
进样量 10μL ,体积流量 :1 mL/ min。
11512 　供试品溶液的制备 :精确称取黄芩毛状根干
粉 (过 60 目筛) 0. 30 g ,加 70 %乙醇 40 mL ,加热回
流 3 h ,定容至 100 mL 。精确吸取上清液 1. 0 mL
于 10 mL 量瓶中 ,甲醇定容 ,微孔滤膜滤过即得供
试品溶液。
11513 　对照品溶液的制备 :精密称取黄芩苷对照品
适量 ,用甲醇配制成含黄芩苷 0. 6 mg/ mL 的对照品
溶液。
11514 　标准曲线制备 :取 5 个不同质量浓度的对照
品溶液分别进样 10μL ,按上述色谱条件测定峰面
积 ,得回归方程及线性范围为 : Y = 33 473 X -
246 898 , r = 0. 999 2 ,12～72μg/ mL 。
11515 　样品测定 :按外标法以峰面积计算供试品溶
液中黄芩苷的量。
2 　结果
　　诱导子对黄芩毛状根生长和黄芩苷合成的影
响 :从结果中可以发现 ,黑曲霉诱导子能明显促进黄
芩苷的合成 ,在培养液中质量浓度为 40 mg/ L 时黄
芩苷的量最高 ,但随着质量浓度的增加 ,对毛状根的
生长呈抑制状态 (表 1) 。米曲霉诱导子质量浓度为
20 mg/ L 有利于黄芩苷的积累 ,在 40～100 mg/ L
时 ,毛状根的生长及黄芩苷合成均呈抑制状态 (表
2) 。蜜环菌诱导子对黄芩苷的合成呈促进作用 ,但
在 20～ 100 mg/ L 时抑制毛状根的生长 (表 3) 。
Ca2 + 浓度在 1. 0 mmol/ L 时促进黄芩苷合成 ,在
1. 0～3. 0 mmol/ L 对毛状根的生长呈抑制作用 (表
4) 。Mg2 + 在 0. 5～1. 5 mmol/ L 时均能促进黄芩苷
合成 ,但在 0. 5 mmol/ L 和 1. 5 mmol/ L 时抑制毛
状根生长 (表 5 ) 。Co2 + 浓度在 ( 0. 53 ×10 - 4 ～
1. 53 ×10 - 4 ) mmol/ L 时同时促进毛状根的生长和
黄芩苷的合成 (表 6) 。
表 1 　黑曲霉诱导子对黄芩毛状根生长( 干质量) 及黄芩苷
量的影响( …x ±s , n = 3)
Table 1 　Influence of A1 niger elicitor on growth and baicalin
content in S1 baicalensis hairy root ( …x ±s , n = 3)
诱导子/
(mg ·L - 1) 干质量/ g 黄芩苷/ %
黄芩苷产量/
(g ·L - 1) 增长率/ %
20 1. 28 ±0. 03 8. 21 ±0. 39 1. 05 20. 33
40 1. 16 ±0. 07 9. 18 ±0. 19 1. 07 18. 33
100 1. 15 ±0. 03 9. 08 ±0. 31 1. 04 18. 17
对照 1. 28 ±0. 04 7. 64 ±0. 19 0. 98 20. 33
表 2 　米曲霉诱导子对黄芩毛状根生长( 干质量) 及黄芩苷
量的影响( …x ±s , n = 3)
Table 2 　Influence of A1 oryzae elicitor on growth and baica2
lin content in S1 baicalensis hairy root ( …x ±s , n =
3)
诱导子/
(mg ·L - 1) 干质量/ g 黄芩苷/ %
黄芩苷产量/
(g ·L - 1) 增长率/ %
20 1. 23 ±0. 05 8. 81 ±0. 22 1. 08 19. 50
40 1. 18 ±0. 04 7. 34 ±0. 38 0. 86 18. 67
100 1. 11 ±0. 03 6. 46 ±0. 17 0. 71 17. 50
对照 1. 28 ±0. 04 7. 64 ±0. 19 0. 98 20. 33
表 3 　蜜环菌诱导子对黄芩毛状根生长( 干质量) 及黄芩苷
量的影响( …x ±s , n = 3)
Table 3 　Influence of A1 mellea elicitor on growth and baicalin
content in S1 baicalensis hairy root ( …x ±s , n = 3)
诱导子/
(mg ·L - 1) 干质量/ g 黄芩苷/ %
黄芩苷产量/
(g ·L - 1) 增长率/ %
20 1. 14 ±0. 05 7. 85 ±0. 18 0. 90 18. 00
40 1. 18 ±0. 03 7. 99 ±0. 23 0. 94 18. 67
100 1. 27 ±0. 05 8. 04 ±0. 27 1. 02 20. 17
对照 1. 28 ±0. 04 7. 64 ±0. 19 0. 98 20. 33
表 4 　Ca2 + 对黄芩毛状根生长( 干质量) 及黄芩苷量的影响
( …x ±s , n = 3)
Table 4 　Influence of Ca2 + on growth and baicalin content
in S1 baicalensis hairy root ( …x ±s , n = 3)
诱导子/
(mmol ·L - 1) 干质量/ g 黄芩苷/ %
黄芩苷产量/
(g ·L - 1) 增长率/ %
1. 0 1. 07 ±0. 03 7. 90 ±0. 20 0. 85 16. 83
2. 0 1. 21 ±0. 03 6. 76 ±0. 18 0. 82 19. 17
3. 0 1. 19 ±0. 03 6. 76 ±0. 29 0. 81 18. 83
对照 1. 28 ±0. 04 7. 64 ±0. 19 0. 98 20. 33
·208· 中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 5 期 2009 年 5 月
表 5 　Mg2 + 对黄芩毛状根生长( 干质量) 及黄芩苷量的影响
( …x ±s , n = 3)
Table 5 　Influence of Mg2 + on growth and baicalin content
in S1 baicalensis hairy root ( …x ±s , n = 3)
诱导子/
(mmol ·L - 1) 干质量/ g 黄芩苷/ %
黄芩苷产量/
(g ·L - 1) 增长率/ %
0. 5 1. 23 ±0. 07 7. 91 ±0. 34 0. 97 19. 50
1. 0 1. 32 ±0. 02 7. 68 ±0. 24 1. 02 21. 00
1. 5 1. 09 ±0. 03 8. 33 ±0. 14 0. 91 17. 17
对照 1. 28 ±0. 04 7. 64 ±0. 19 0. 98 20. 33
表 6 　Co2 + 对黄芩毛状根生长( 干质量) 及黄芩苷量的影响
( …x ±s , n = 3)
Table 6 　Influence of Co2 + on growth and baicalin content
in S1 baicalensis hairy root ( …x ±s , n = 3)
诱导子/
(mmol ·L - 1) 干质量/ g 黄芩苷/ %
黄芩苷产量/
(g ·L - 1) 增长率/ %
5. 3 ×10 - 5 1. 27 ±0. 01 8. 09 ±0. 29 1. 02 20. 17
1. 03 ×10 - 4 1. 31 ±0. 05 8. 43 ±0. 18 1. 10 20. 83
1. 53 ×10 - 4 1. 29 ±0. 04 8. 62 ±0. 31 1. 11 20. 50
对照 1. 28 ±0. 04 7. 64 ±0. 19 0. 98 20. 33
　　统计结果[6 ]表明 ,在培养液中添加黑曲霉、米曲
霉和 Ca2 + 诱导子 ,对黄芩毛状根的干质量和黄芩苷
的量均有极显著性影响 ( P < 0. 01) ;蜜环菌诱导对
黄芩毛状根的干质量有极显著性影响 ( P < 0. 01) ,
但对黄芩苷的量无显著性影响 ;Mg2 + 同时显著影响
黄芩毛状根的干质量和黄芩苷的量 ( P < 0. 01) ;
Co2 + 对黄芩毛状根的干质量无显著性影响 ,但可极
显著影响黄芩苷量 ( P < 0. 01) 。见表 7、8。
表 7 　不同诱导子对黄芩毛状根干质量的影响
Table 7 　Influence of different elicitors on dry weight
in S1 baicalensis hairy root
来 　源 SS MS F F cirt 显著性
黑曲霉诱导子 组间 0. 047 0. 016 7. 993 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 016 0. 002
米曲霉诱导子 组间 0. 049 0. 016 11. 270 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 012 0. 001
蜜环菌诱导子 组间 0. 041 0. 014 7. 827 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 014 0. 002
Ca2 + 组间 0. 066 0. 022 22. 148 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 008 0. 001
Mg2 + 组间 0. 092 0. 031 16. 144 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 015 0. 002
Co2 + 组间 0. 003 0. 001 0. 667 4. 066
组内 0. 010 0. 001
　　F0. 05 (3 ,8) = 4. 006 , F0. 01 (3 ,8) = 7. 591
表 8 　不同诱导子对黄芩毛状根中黄芩苷量的影响
Table 8 　Influence of different elicitors on baicalin
content in S1 baicalensis hairy root
来 　源 SS MS F F cirt 显著性
黑曲霉诱导子 组间 4. 839 1. 613 20. 117 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 642 0. 080
米曲霉诱导子 组间 8. 533 2. 844 43. 543 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 523 0. 065
蜜环菌诱导子 组间 0. 292 0. 097 2. 025 4. 066
组内 0. 384 0. 048
Ca2 + 组间 3. 051 1. 017 20. 897 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 39 0. 05
Mg2 + 组间 0. 906 0. 302 5. 306 4. 066 P < 0. 05
组内 0. 455 0. 057
Co2 + 组间 1. 666 0. 555 8. 935 7. 591 P < 0. 01
组内 0. 497 0. 062
　　F0. 05 (3 ,8) = 4. 066 , F0. 01 (3 ,8) = 7. 591
3 　讨论
诱导子对次生代谢产物的合成具有特异性 ,可
选择性地促进某一类次生代谢产物的合成[ 7 ] 。本实
验结果表明黑曲霉诱导子和米曲霉诱导子质量浓度
为 40 和 20 mg/ L 时 , Co2 + 浓度为 1. 53 ×10 - 4
mmol/ L 时 , 黄芩苷的量从 7. 64 %分别增加到
9. 18 %、8. 81 %和 8. 62 % ,对黄芩苷的合成影响比
较显著 ,是有利于调控黄芩毛状根中黄芩苷代谢的
诱导子。由于诱导产生的抗毒素对细胞自身大多具
有毒性 ,诱导子对细胞生长有抑制作用 ,因而添加诱
导子时其浓度需严格控制 ,使之既能在一定程度上
刺激细胞发生过敏反应 ,合成次生代谢物 ,又不严重
影响细胞的生长。通过对诱导子的筛选 ,研究黄芩
毛状根次生代谢产物的积累和调控 ,有利于黄芩毛
状根培养系统走向工业化。
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·308·中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 5 期 2009 年 5 月